"Das Solarzeitalter" -

Betrachtungen – Fakten –Ausblicke

Was ist Solarenergie?

Solarenergie ist die direkte technische Umsetzung der Sonnenstrahlung in eine für den Menschen nutzbare Energieform. Man unterscheidet dabei zwischen Solarthermie (der Erzeugung von Wärme) und der Photovoltaik (der Erzeugung von Strom). 

Kann mit Solarenergie der Weltenergiebedarf gedeckt werden?

Die täglich auf die Erde eingestrahlte Sonnenenergie entspricht etwa dem 10.000-fachen der Energiemenge die pro Tag weltweit benötigt wird.

Bei den heutigen technischen Möglichkeiten kann mit Solarenergie das Zwei- bis Dreifache des heutigen Weltenergiebedarfs gedeckt werden.

Das Angebot an Sonnenenergie ist also um den Faktor 8300 größer als der Weltenergiebedarf. Um in Deutschland den gesamten Jahresstrombedarf mittels Photovoltaik-Anlagen abzudecken, wäre bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 15 % eine Solarzellenfläche von 3.130.000.000 m2 notwendig, d. h. ca. 0,89 % der Fläche Deutschlands. Allein mit der Summe aller Dachflächen könnte man ca. 115% des Jahresstrombedarfs decken.

Wie groß ist die Verfügbarkeit des Primärenergieträgers Sonnenenergie?

Die Reserven sind uneingeschränkt. Nach menschlichem Ermessen ist der Primärenergieträger Sonne unerschöpflich. Die Verfügbarkeit der Sonnenenergie kann nicht durch ihre Nutzung eingeschränkt werden. Die politische Verfügbarkeit ist uneingeschränkt. Es besteht keine Abhängigkeit von Brennstoffimporten, da keine Brennstoffe verbraucht werden. Die eingestrahlte Solarenergie kann als heimischer, kostenloser Energieträger angesehen werden. 

Erneuerbare Energien haben den Durchbruch längst geschafft !

Im Jahr 2020 werden die erneuerbaren Energien bereits mehr als 25% der deutschen Stromversorgung stellen. In Sachen Umweltverträglichkeit, Preisstabilität, Sicherheit und Entwicklungspotenzial sind es nämlich vor allem die erneuerbaren Energien wie Sonne, Wasser, Wind, Geothermie und zum Teil auch Biomasse, auf die wir setzen können.
Auch im Bereich der Wärmeversorgung und der Kraftstoffe gewinnen die erneuerbaren Energien zunehmend an Bedeutung. Mehr als 160.000 Arbeitsplätze sind hier in Deutschland entstanden, das ist schon das Vierfache der Beschäftigungen in der Atomindustrie. Bis 2020 könnten 500.000 Menschen in Deutschland im Bereich der erneuerbaren Energien arbeiten. Seit dem Jahr 2000 ist Deutschland in den meisten Technologien zur Nutzung der erneuerbaren Energien von Null zum Weltmarktführer aufgestiegen !

Übrigens sind es nicht die Großkraftwerke, die besonders effizient arbeiten. Stattdessen würde es viel mehr Sinn machen, hundert und tausende kleiner „Blockheiz-Kraftwerke“ (BHKWs) , die – kaum größer als die bisherige Heizung sind - z.B. in den Kellern von Fabriken, Bürogebäuden, Schwimmbädern, Schulen und Mehrfamilienhäusern gleichzeitig Strom und Wärme produzieren zu lassen und so in Kombination mit der Solarthermie und der Photovoltaik zu kleinen autarken Kraftwerken zu verbinden. Dadurch würden auch die lokalen Energieerzeuger gestärkt werden, der Wettbewerb auf dem deutschen Energiemarkt würde rapide zunehmen und die überzogenen Monopolpreise der großen Energieunternehmen würden endlich massiv unter Druck geraten. Auch dieser Prozess hat Gott sei Dank schon längst begonnen.

Einige Vorteile solarer Energiebereitstellung:
 
1)  Unabhängigkeit von fossilen und atomaren Energieträgern
2)  Strom- und Wärmeerzeugung ohne schädliche Auswirkungen auf Klima und Umwelt.
3)  Dezentrale Strukturen ersparen Energieverluste
4)  Dezentrale Technik macht unabhängig von großen Versorgern und erleichtert den         
     Einstieg in die regenerative Energietechnik
5)  Kurze solare Energiewandlungsketten sind wirtschaftlicher

6)  Großes Arbeitsplatzpotential

7)  Bei Massenfertigung dementsprechend niedrige Fertigungs- und Endkundenpreise
 

Solarthermie:

Eine thermische Solaranlage nutzt die Sonnenenergie zur Trinkwassererwärmung und wahlweise auch zur Heizungsunterstützung.
Die Installation einer Solaranlage ist denkbar einfach. Sie lässt sich im Prinzip in jedes Haus einbauen. Auf dem Dach werden leistungsstarke Kollektoren angebracht. Eine Wärmeträgerflüssigkeit, die sich in den Rohrleitungen des geschlossenen Rohrleitungssystems befindet, transportiert die Wärme von den Kollektoren in den Speicher.
Der Wärmetauscher des Speichers überträgt die Wärme der Wärmeträgerflüssigkeit auf das Trink- bzw. Heizungswasser (bei heizungsunterstützenden Anlagen) im Speicher.

Photovoltaik

Photovoltaik-Anlagen bzw. Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Über 95 % aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial "dotiert". Damit ist das definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven Ladungsträgerüberschuss (p -leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen Ladungsträgerüberschuss (n -leitende Halbleiterschicht) im Halbleitermaterial erzielen kann.
Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein sogenannter p-n-Übergang. An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über Metallkontakte kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, das heißt ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt ein Gleichstrom.

Die Produktionskosten sind derzeit aber leider noch recht hoch. Die technische Entwicklung konzentriert sich weniger auf die Funktionsfähigkeit als auf folgende Punkte:

• Erhöhung der energetischen Effizienz,
• Reduzierung der Herstellungskosten,
• Steigerung der Lebensdauer der Einzelkomponenten,
• Entwicklung der Dünnschicht-Solarzellen-Technik zur universellen Nutzung

Wie groß ist die CO2-Reduktion durch die Nutzung von Solarenergie?

Wahnsinnig groß !
Der eigentliche Betrieb von Photovoltaik- und Solaranlagen erfolgt ja bekanntlich völlig ohne CO2-Emissionen. Lediglich bei der Herstellung der Komponenten werden über den Verbrauch von Elektrizität, Brennstoffen und nichtenergetischen Stoffen CO2-Emissionen verursacht. Photovoltaikanlagen besitzen energetische Erntefaktoren größer als 1 (nämlich 7 bis 20) und tragen somit wesentlich zur CO2-Reduktion bei !

Welche Rolle spielt die Photovoltaik für die Energieversorgung?

In 10 bis 30 Jahren definitiv die Hauptrolle ! Die Photovoltaik ist die Basisenergieerzeugung der Zukunft. Sie allein ist in der Lage, den Weltenergiebedarf zu decken. Als Faustregel kann man in etwa davon ausgehen, dass ein Photovoltaik Modul, das 100 Watt Leistung erzeugt heute ca. 300,00 Euro kostet. Experten gehen davon aus, dass 100 Watt Solarmodul-Leistung künftig nur noch ein sechstel der heutigen Kosten betragen werden und so eine flächige Ausbreitung innerhalb von 5-10 Jahren erfolgen  wird. Allein in Deutschland wurden letztes Jahr ungefähr 200.000 neue Photovoltaik- und Solarthermieanlagen in Betrieb genommen, ein Großteil davon auf Häuserdächern und Gebäuden. Damit sind in Deutschland bereits 1,5 Millionen Solaranlagen verbaut. Doch auch andere regenerative Energiequellen sollten intensiv genutzt werden. 
Deshalb sind nun gerade auch wir Solarteure gefragt und sollten mit aller uns zur Verfügung stehenden Energie nun vehement versuchen Ungläubige zu motivieren, energietechnisch gesehen auf den richtigen Weg zu bringen und erfolgversprechende Energienutzungs- und Gewinnungsverfahren zu etablieren.

Autoren: STÜBIGER / RÖSEL / BAUMGARTNER / KORFF / HERRLER